JP6009372B2

JP6009372B2 - Switched capacitor filter circuit

Info

Publication number: JP6009372B2
Application number: JP2013035837A
Authority: JP
Inventors: 太田　則一; 則一太田; 細川　秀記; 秀記細川; 林　宏明; 宏明林; 河合　孝明; 孝明河合
Original assignee: Denso Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Denso Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2013-02-26
Filing date: 2013-02-26
Publication date: 2016-10-19
Anticipated expiration: 2033-02-26
Also published as: JP2014165730A

Description

本明細書では、スイッチトキャパシタフィルタ回路を開示する。特に、電源を投入してから出力電圧が安定するまでの時間を短縮し、オン期間が短くてオフ期間が長いサイクルで間欠駆動できるスイッチトキャパシタフィルタ回路を開示する。 The present specification discloses a switched capacitor filter circuit. In particular, a switched capacitor filter circuit that shortens the time from when the power is turned on until the output voltage stabilizes and can be intermittently driven in a cycle with a short on period and a long off period is disclosed.

図２に非特許文献１に開示されているスイッチトキャパシタフィルタ回路を図示する。スイッチトキャパシタフィルタ回路は、入力端子ＩＮ、出力端子ＯＵＴ、基準電圧入力端子ＶＡＧ、オペアンプ２２、帰還コンデンサＣＦ、第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２、第１スイッチ群Ｓ１、第２スイッチ群Ｓ２を備えている。第１スイッチ群Ｓ１は、第１コンデンサＣ１の両電極と基準電圧入力端子ＶＡＧの間、ならびに、第２コンデンサＣ２の両電極と基準電圧入力端子ＶＡＧの間を開閉する。第２スイッチ群Ｓ２は、入力端子ＩＮとオペアンプ２２の反転入力端子の間を第１コンデンサＣ１を介して開閉するとともに、出力端子ＯＵＴとオペアンプ２２の反転入力端子の間を第２コンデンサＣ２を介して開閉する。帰還コンデンサＣＦは、オペアンプ２２の出力端子と反転入力端子の間に挿入されており、基準電圧入力端子ＶＡＧは、オペアンプ２２の非反転入力端子に接続されており、オペアンプ２２の出力端子は、出力端子ＯＵＴに接続されている。 FIG. 2 illustrates a switched capacitor filter circuit disclosed in Non-Patent Document 1. The switched capacitor filter circuit includes an input terminal IN, an output terminal OUT, a reference voltage input terminal VAG, an operational amplifier 22, a feedback capacitor CF, a first capacitor C1, a second capacitor C2, a first switch group S1, and a second switch group S2. ing. The first switch group S1 opens and closes between both electrodes of the first capacitor C1 and the reference voltage input terminal VAG, and between both electrodes of the second capacitor C2 and the reference voltage input terminal VAG. The second switch group S2 opens and closes between the input terminal IN and the inverting input terminal of the operational amplifier 22 via the first capacitor C1, and between the output terminal OUT and the inverting input terminal of the operational amplifier 22 via the second capacitor C2. Open and close. The feedback capacitor CF is inserted between the output terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier 22, the reference voltage input terminal VAG is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 22, and the output terminal of the operational amplifier 22 is an output terminal. It is connected to the terminal OUT.

図３の（２）に示すように、第１スイッチング群Ｓ１と第２スイッチ群Ｓ２は、一方がオフしている間に他方がオン・オフする動作を繰り返す。すなわち、第２スイッチ群Ｓ２がオフしている間に第１スイッチングＳ１がオンしてからオフし、第１スイッチ群Ｓ１がオフしている間に第２スイッチングＳ２がオンしてからオフする動作を繰り返す。図３の（２）のＳ６は、オペアンプ２２に対する電源供給スイッチのオン・オフ状態を示し、時刻ｔ１でオペアンプ２２に電源を供給し始める状況を図示している。電源供給スイッチがオフの間は、第１スイッチング群Ｓ１と第２スイッチ群Ｓ２もオフされている。 As shown in (2) of FIG. 3, the first switching group S1 and the second switch group S2 repeat the operation in which the other is turned on / off while one is turned off. That is, an operation in which the first switching S1 is turned on and then turned off while the second switch group S2 is turned off, and the second switching S2 is turned on and turned off while the first switch group S1 is turned off. repeat. S6 in (2) of FIG. 3 indicates the on / off state of the power supply switch for the operational amplifier 22, and illustrates a situation in which power is supplied to the operational amplifier 22 at time t1. While the power supply switch is off, the first switching group S1 and the second switch group S2 are also off.

図３の（１）は、出力端子ＯＵＴに生じる電圧が、電源供給開始時からの時間に対応して変化する様子を示している。出力端子ＯＵＴに生じる電圧ＯＵＴは、最終的にはＯＵＴ＝ＶＡＧ−（Ｃ１／Ｃ２）×（ＩＮ−ＶＡＧ）で安定する。
本明細書では、入力端子自体を示す参照符号と、入力端子の電圧を示す参照符号に、共通符号ＩＮを用いる。出力端子ＯＵＴと基準電圧入力端子ＶＡＧについても同様である。また第１コンデンサ自体を示す参照符号と、第１コンデンサの容量を示す参照符号に、共通符号Ｃ１を用いる。第１コンデンサＣ２と帰還コンデンサＣＦについても同様である。
図２のスイッチトキャパシタフィルタ回路は、入力端子ＩＮに入力する電圧から高周波ノイズを除去して増幅した電圧を出力端子ＯＵＴに出力する。帰還コンデンサＣＦは、高周波ノイズを除去するローパスフィルタの時定数を決めるコンデンサであり、第１コンデンサＣ１と第２コンデンサＣ２よりも容量が大きい。帰還コンデンサＣＦの容量が大きいために、出力端子ＯＵＴに生じる電圧ＯＵＴが安定するのに時間を要する。 (1) in FIG. 3 shows a state in which the voltage generated at the output terminal OUT changes corresponding to the time from the start of power supply. The voltage OUT generated at the output terminal OUT is finally stabilized as OUT = VAG− (C1 / C2) × (IN−VAG).
In this specification, the common code IN is used as a reference code indicating the input terminal itself and a reference code indicating the voltage of the input terminal. The same applies to the output terminal OUT and the reference voltage input terminal VAG. Further, a common code C1 is used as a reference code indicating the first capacitor itself and a reference code indicating the capacity of the first capacitor. The same applies to the first capacitor C2 and the feedback capacitor CF.
The switched capacitor filter circuit of FIG. 2 removes high-frequency noise from the voltage input to the input terminal IN and outputs an amplified voltage to the output terminal OUT. The feedback capacitor CF is a capacitor that determines the time constant of the low-pass filter that removes high-frequency noise, and has a larger capacity than the first capacitor C1 and the second capacitor C2. Since the capacity of the feedback capacitor CF is large, it takes time to stabilize the voltage OUT generated at the output terminal OUT.

図２のスイッチトキャパシタフィルタ回路によると、高周波ノイズが除去されるが、出力端子ＯＵＴに出力される電圧が安定するまでに時間を要する。スイッチトキャパシタフィルタ回路の場合、オペアンプに電源を供給する期間と、オペアンプに電源を供給しない期間を交互に設けることがある。すなわちスイッチトキャパシタフィルタ回路を間欠駆動することがある。図２のスイッチトキャパシタフィルタ回路によると、電源の供給開始時から出力端子ＯＵＴに出力される電圧が安定するまでに時間を要することから、オン期間を長く確保する必要がある。オン期間を長く取ると消費電力が増大するといった問題が発生する。 According to the switched capacitor filter circuit of FIG. 2, high-frequency noise is removed, but it takes time until the voltage output to the output terminal OUT is stabilized. In the case of a switched capacitor filter circuit, a period in which power is supplied to the operational amplifier and a period in which power is not supplied to the operational amplifier may be alternately provided. That is, the switched capacitor filter circuit may be intermittently driven. According to the switched capacitor filter circuit of FIG. 2, since it takes time from the start of power supply until the voltage output to the output terminal OUT is stabilized, it is necessary to ensure a long ON period. If the on period is long, there is a problem that power consumption increases.

特許文献１に、電源を投入してから出力電圧が安定するまでの時間を短縮したスイッチトキャパシタフィルタ回路が開示されている。この回路では、オペアンプに電源を供給しない間は、時間に対して変動する入力電圧の平均電圧（すなわち中心電圧）を各コンデンサの両電極に印加しておく。各コンデンサの両電極の電圧を中心電圧に維持しておくと、各コンデンサの両電極の電位を接地しておいた場合に比して、電源を投入してから各コンデンサの充電電圧が入力電圧に一致するに至るまで充電あるいは放電するのに要する時間を短縮化することができる。 Patent Document 1 discloses a switched capacitor filter circuit that shortens the time from when the power is turned on until the output voltage is stabilized. In this circuit, while the power is not supplied to the operational amplifier, the average voltage (that is, the center voltage) of the input voltage that varies with time is applied to both electrodes of each capacitor. If the voltage of both electrodes of each capacitor is kept at the center voltage, the charging voltage of each capacitor is changed to the input voltage after the power is turned on, compared to the case where the potential of both electrodes of each capacitor is grounded. It is possible to shorten the time required for charging or discharging until it agrees with.

ＣＭＯＳアナログ回路入門（ＣＱ出版社） p 263 - 264Introduction to CMOS analog circuits (CQ Publisher) p 263-264

特開平５−７５３９５号公報JP-A-5-75395

図２に示したスイッチトキャパシタフィルタ回路では起動時の応答性が遅い。特許文献１に記載の技術によると、応答時間をある程度は高速化できるが、入力端子に入力する電圧の大きさによって応答時間が変化してしまう。すなわち、入力端子に中心電圧が入力している状態で起動する場合には応答時間が改善されるが、中心電圧から離れた電圧（すなわち最低電圧あるいは最高電圧に近い電圧）が入力している状態で起動する場合は、起動時の応答性が遅い。
また、特許文献１の技術は、抵抗素子とオペアンプを組み合わせて構成するアクティブローパスフィルタの抵抗素子をスイッチトキャパシタに置き換えた回路に関するものである。特許文献１の技術は、アクティブローパスフィルタの抵抗素子をスイッチトキャパシタに置き換えた回路に特有の技術であり、図２に例示したチャージアンプ方式には利用できない。動作原理が全くに相違している。 The switched capacitor filter circuit shown in FIG. 2 has a slow response at startup. According to the technique described in Patent Document 1, the response time can be increased to some extent, but the response time varies depending on the magnitude of the voltage input to the input terminal. That is, the response time is improved when starting with the center voltage being input to the input terminal, but a voltage away from the center voltage (that is, a voltage that is close to the minimum voltage or the maximum voltage) is input. When starting with, the responsiveness at startup is slow.
The technique of Patent Document 1 relates to a circuit in which a resistive element of an active low-pass filter configured by combining a resistive element and an operational amplifier is replaced with a switched capacitor. The technique of Patent Document 1 is a technique peculiar to a circuit in which a resistor element of an active low-pass filter is replaced with a switched capacitor, and cannot be used for the charge amplifier system illustrated in FIG. The principle of operation is completely different.

本明細書では、起動時に入力端子に入力している電圧の大きさによって応答時間が変化することがないスイッチトキャパシタフィルタ回路を開示する。また、本明細書では、オペアンプの反転入力端子と出力端子の間が帰還コンデンサを介して接続されており、スイッチトキャパシタ回路のコンデンサで電荷を制御し、電荷保存則に従って入出力関係が律せられるチャージアンプ回路に有効な技術を開示する。 The present specification discloses a switched capacitor filter circuit in which the response time does not change depending on the magnitude of the voltage input to the input terminal during startup. In this specification, the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier are connected via a feedback capacitor, the charge is controlled by the capacitor of the switched capacitor circuit, and the input / output relationship is regulated according to the charge conservation law. A technique effective for a charge amplifier circuit is disclosed.

図４は、本明細書で開示するスイッチトキャパシタフィルタ回路の構成を例示している。図２と同様に、下記の構成を備えている。
スイッチトキャパシタフィルタ回路は、入力端子ＩＮ、出力端子ＯＵＴ、基準電圧入力端子ＶＡＧ、オペアンプ２２、帰還コンデンサＣＦ、第１コンデンサＣ１、第２コンデンサＣ２、第１スイッチ群Ｓ１、第２スイッチ群Ｓ２を備えている。
（１）第１スイッチ群Ｓ１は、第１コンデンサＣ１の両電極と基準電圧入力端子ＶＡＧの間、ならびに、第２コンデンサＣ２の両電極と基準電圧入力端子ＶＡＧの間を開閉する。
（２）第２スイッチ群Ｓ２は、入力端子ＩＮとオペアンプ２２の反転入力端子の間を、第１コンデンサＣ１を介して開閉するとともに、出力端子ＯＵＴとオペアンプ２２の反転入力端子の間を、第２コンデンサＣ２を介して開閉する。
（３）基準電圧入力端子ＶＡＧは、オペアンプ２２の非反転入力端子に接続されており（４）オペアンプ２２の出力端子が出力端子ＯＵＴに接続されている。
（５）図８の（２）に示すように、第１スイッチング群Ｓ１と第２スイッチ群Ｓ２は、一方がオフしている間に他方がオンしてからオフする動作を繰り返す。すなわち、第２スイッチ群Ｓ２がオフしている間に第１スイッチング群Ｓ１がオンしてからオフし、第１スイッチ群Ｓ１がオフしている間に第２スイッチング群Ｓ２がオンしてからオフする動作を繰り返す。
以上の説明は、図２に示した回路を同じである。図４の回路ではさらに下記の構成を備えている。
（６）図４のスイッチトキャパシタフィルタ回路は、さらに、第３スイッチＳ３、第４スイッチＳ４を備えている。
（７）第３スイッチＳ３は、出力端子ＯＵＴと基準電圧入力端子ＶＡＧの間を、帰還コンデンサＣＦを介して開閉する。
（８）第４スイッチＳ４は、出力端子ＯＵＴとオペアンプ２２の反転入力端子の間を、帰還コンデンサＣＦを介して開閉する。
図８の（２）に示すように、
（９）第３スイッチＳ３は、電源投入後に最初に第２スイッチング群Ｓ２がオンしてからオフするときにオンしてからオフする。
（１０）第４スイッチＳ４は、第３スイッチがオフした後にオンする。
図８の（２）のＳ６は、オペアンプ２２に対する電源供給スイッチのオン・オフ状態を示し、時刻ｔ１でオペアンプ２２に電源を供給し始める状況を図示している。
上記した（６）〜（１０）の特性が付加することによって、詳しくは後記するように、起動時に入力端子に入力している電圧の大きさによって応答時間が変化することがなく、常に安定して起動時の応答性が速いスイッチトキャパシタフィルタ回路が得られる。 FIG. 4 illustrates a configuration of the switched capacitor filter circuit disclosed in this specification. Similar to FIG. 2, the following configuration is provided.
The switched capacitor filter circuit includes an input terminal IN, an output terminal OUT, a reference voltage input terminal VAG, an operational amplifier 22, a feedback capacitor CF, a first capacitor C1, a second capacitor C2, a first switch group S1, and a second switch group S2. ing.
(1) The first switch group S1 opens and closes between both electrodes of the first capacitor C1 and the reference voltage input terminal VAG, and between both electrodes of the second capacitor C2 and the reference voltage input terminal VAG.
(2) The second switch group S2 opens and closes between the input terminal IN and the inverting input terminal of the operational amplifier 22 via the first capacitor C1, and between the output terminal OUT and the inverting input terminal of the operational amplifier 22 2 Open / close via capacitor C2.
(3) The reference voltage input terminal VAG is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 22. (4) The output terminal of the operational amplifier 22 is connected to the output terminal OUT.
(5) As shown in (2) of FIG. 8, the first switching group S1 and the second switch group S2 repeat the operation of turning on after the other is turned on while one is turned off. That is, the first switching group S1 is turned on while the second switch group S2 is turned off and then turned off, and the second switching group S2 is turned on and turned off while the first switch group S1 is turned off. Repeat the operation.
The above description is the same as the circuit shown in FIG. The circuit of FIG. 4 further includes the following configuration.
(6) The switched capacitor filter circuit of FIG. 4 further includes a third switch S3 and a fourth switch S4.
(7) The third switch S3 opens and closes between the output terminal OUT and the reference voltage input terminal VAG via the feedback capacitor CF.
(8) The fourth switch S4 opens and closes between the output terminal OUT and the inverting input terminal of the operational amplifier 22 via the feedback capacitor CF.
As shown in (2) of FIG.
(9) The third switch S3 is turned on after being turned on when the second switching group S2 is turned off for the first time after the power is turned on.
(10) The fourth switch S4 is turned on after the third switch is turned off.
S6 in (2) of FIG. 8 indicates the on / off state of the power supply switch for the operational amplifier 22, and illustrates the situation where the power supply to the operational amplifier 22 starts to be supplied at time t1.
By adding the above characteristics (6) to (10), as will be described in detail later, the response time does not change depending on the magnitude of the voltage input to the input terminal at the time of startup, and is always stable. Thus, a switched capacitor filter circuit having a quick response at startup can be obtained.

図４の回路では、第５スイッチＳ５が図示されている。第５スイッチＳ５は不可欠でなく、それがなくても早い応答性が得られる。しかしながら、
（１１）出力端子ＯＵＴとオペアンプ２２の反転入力端子の間を帰還コンデンサＣＦを介さないで開閉する第５スイッチＳ５が付加されており、
（１２）図８の（２）に示すように、第５スイッチＳ５が、電源投入後に最初に第１スイッチング群Ｓ１がオンしてからオフするときにオンしてからオフすると、スイッチトキャパシタフィルタ回路の動作が安定する。 In the circuit of FIG. 4, a fifth switch S5 is shown. The fifth switch S5 is not indispensable, and quick response can be obtained without it. However,
(11) A fifth switch S5 that opens and closes the output terminal OUT and the inverting input terminal of the operational amplifier 22 without using the feedback capacitor CF is added.
(12) As shown in (2) of FIG. 8, when the fifth switch S5 is turned on when the first switching group S1 is turned off after the power is turned on first and then turned off, the switched capacitor filter circuit Is stable.

図４の回路は、入力電圧ＩＮと基準電圧ＶＡＧの差をチャージアンプで増幅して出力する。チャージアンプで増幅する場合、期間１の入力電圧ＩＮ１と期間２の入力電圧ＩＮ２の差を増幅することもできる。期間１と期間２は交互に到来する期間である。そのためには、図９に例示するように、下記の構成する付加する。
（１３）第３コンデンサＣ３、追加第１スイッチング群Ｓ１ａと、追加第２スイッチ群Ｓ２ａを付加する。
（１４）第３コンデンサＣ３の容量は、第１コンデンサＣ１の容量に等しくする。
（１５）追加第１スイッチ群Ｓ１ａは、入力端子ＩＮとオペアンプ２２の非反転入力端子の間を、第３コンデンサＣ３を介して開閉する。
（１６）追加第２スイッチ群Ｓ２ａは、基準電圧入力端子ＶＡＧとオペアンプ２２の反転入力端子の間を、第３コンデンサＣ３を介して開閉する。
上記構成が付加されている回路は、第１スイッチ群Ｓ１がオンしている期間に入力する入力電圧ＩＮ１と、第２スイッチ群Ｓ２がオンしている期間に入力する入力電圧ＩＮ２が相違する環境で利用することができる。すなわち、単一の入力端子ＩＮを時分割して利用し、第１種類の入力電圧ＩＮ１が入力する期間と、第２種類の入力電圧ＩＮ２が入力する期間が交互に出現するといった利用方法ができる。
そうした利用方法をすると、出力電圧ＯＵＴは、ＶＡＧ−（Ｃ１／Ｃ２）×（ＩＮ１−ＩＮ２）となる。２種類の入力電圧ＩＮ１，ＩＮ２の差を増幅して出力するスイッチトキャパシタフィルタ回路が得られる。
詳しくは後記するように、図９ならびに図１０に示す回路でも、起動時の応答性が速いスイッチトキャパシタフィルタ回路が得られる。 The circuit of FIG. 4 amplifies the difference between the input voltage IN and the reference voltage VAG with a charge amplifier and outputs the amplified voltage. In the case of amplification by a charge amplifier, the difference between the input voltage IN1 in period 1 and the input voltage IN2 in period 2 can be amplified. Period 1 and period 2 are alternating periods. For this purpose, as shown in FIG. 9, the following configuration is added.
(13) A third capacitor C3, an additional first switching group S1a, and an additional second switch group S2a are added.
(14) The capacity of the third capacitor C3 is made equal to the capacity of the first capacitor C1.
(15) The additional first switch group S1a opens and closes between the input terminal IN and the non-inverting input terminal of the operational amplifier 22 via the third capacitor C3.
(16) The additional second switch group S2a opens and closes between the reference voltage input terminal VAG and the inverting input terminal of the operational amplifier 22 via the third capacitor C3.
In the circuit to which the above configuration is added, the input voltage IN1 input while the first switch group S1 is on is different from the input voltage IN2 input when the second switch group S2 is on. Can be used. That is, a single input terminal IN is used in a time-sharing manner, and a usage method in which a period in which the first type of input voltage IN1 is input and a period in which the second type of input voltage IN2 is input appears alternately. .
With such a method of use, the output voltage OUT is VAG− (C1 / C2) × (IN1−IN2). A switched capacitor filter circuit that amplifies and outputs the difference between the two types of input voltages IN1 and IN2 is obtained.
As will be described in detail later, even the circuits shown in FIGS. 9 and 10 can provide a switched-capacitor filter circuit with quick response at startup.

実施例のスイッチトキャパシタフィルタ回路が利用される全体システムを示す。1 illustrates an overall system in which a switched capacitor filter circuit of an embodiment is utilized. 開発済のスイッチトキャパシタフィルタ回路を示す。The developed switched capacitor filter circuit is shown. 図２の回路におけるスイッチの動作と出力電圧の変化を示す。FIG. 3 shows the operation of the switch and the change in output voltage in the circuit of FIG. 第１実施例のスイッチトキャパシタフィルタ回路を示す。リセット状態を示す。1 shows a switched capacitor filter circuit of a first embodiment. Indicates the reset state. 図４の回路の高速立ち上げ中の状態を示す。FIG. 5 shows a state in which the circuit of FIG. 図４の回路の高速立ち上げ後の状態を示す。The state after the high-speed start-up of the circuit of FIG. 4 is shown. 図４の回路の通常動作開始後の状態を示す。5 shows a state after the normal operation of the circuit of FIG. 4 starts. 図４の回路におけるスイッチの動作と出力電圧の変化を示す。FIG. 5 shows the operation of the switch and the change of the output voltage in the circuit of FIG. 第２実施例のスイッチトキャパシタフィルタ回路を示す。リセット状態を示す。3 shows a switched capacitor filter circuit of a second embodiment. Indicates the reset state. 第３実施例のスイッチトキャパシタフィルタ回路を示す。リセット状態を示す。7 shows a switched capacitor filter circuit of a third embodiment. Indicates the reset state.

（第１実施例）
図１と図４〜図８を参照して、第１実施例を説明する。図１において、参照番号４は湿度センサを示しており、一対のコンデンサ６，８を利用するブリッジ回路を備えている。コンデンサ６の誘電体には、湿度に依存して誘電率が変化する材質が選択されており、コンデンサ６の容量は湿度に依存して変化する。温度センサ４に通電し続けると発熱し、発熱が雰囲気温度を上昇させてしまう。湿度は、変化速度は緩やかであるが時間に対して変化する。雰囲気温度の上昇を避けながら時間に対して変化する湿度を検出するためには、湿度センサ４を間欠駆動する必要がある。発熱の影響を抑制するためには、オン時間が短くオフ時間が長いサイクルで間欠駆動することが好ましい。オン時間が短くてオフ時間が長いサイクルで駆動できれば消費電力も低減する。短時間の通電時間の間にコンデンサ容量を計測することができれば、発熱による雰囲気温度の上昇による影響も抑制することができる。 (First embodiment)
The first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 4 to 8. In FIG. 1, reference numeral 4 indicates a humidity sensor, and includes a bridge circuit using a pair of capacitors 6 and 8. For the dielectric of the capacitor 6, a material whose dielectric constant varies depending on humidity is selected, and the capacitance of the capacitor 6 varies depending on humidity. If the temperature sensor 4 is continuously energized, heat is generated, and the heat generation increases the ambient temperature. Humidity changes with time although the rate of change is slow. In order to detect humidity that changes with time while avoiding an increase in ambient temperature, it is necessary to drive the humidity sensor 4 intermittently. In order to suppress the influence of heat generation, it is preferable to intermittently drive in a cycle with a short on-time and a long off-time. If it can be driven in a cycle with a short on-time and a long off-time, power consumption is reduced. If the capacitance of the capacitor can be measured during a short energization time, it is possible to suppress the influence of the increase in the ambient temperature due to heat generation.

参照番号１２は、コンデンサ６の容量を電圧に変換するＣＶ変換回路である。参照番号１６は、ＣＶ変換回路１２が出力する電圧を増幅するとともに高周波ノイズを除去するスイッチトキャパシタフィルタ回路である。参照番号１８は、スイッチトキャパシタフィルタ回路が出力する電圧を保持して出力する出力バッファ回路である。出力バッファ回路１８が最終出力端子２０に出力する電圧は、湿度に対応している。 Reference numeral 12 denotes a CV conversion circuit that converts the capacitance of the capacitor 6 into a voltage. Reference numeral 16 is a switched capacitor filter circuit that amplifies the voltage output from the CV conversion circuit 12 and removes high-frequency noise. Reference numeral 18 denotes an output buffer circuit that holds and outputs a voltage output from the switched capacitor filter circuit. The voltage output from the output buffer circuit 18 to the final output terminal 20 corresponds to humidity.

参照番号２はクロック回路であり、湿度センサ４を間欠駆動するためにクロック信号を出力し、ＣＶ変換回路１２とスイッチトキャパシタフィルタ回路１６を駆動するためのクロック信号を出力する。参照番号１４は、電源電圧ＶＤＤと基準電圧ＶＡＧを供給する電源装置である。 Reference numeral 2 denotes a clock circuit, which outputs a clock signal for intermittently driving the humidity sensor 4 and outputs a clock signal for driving the CV conversion circuit 12 and the switched capacitor filter circuit 16. Reference numeral 14 denotes a power supply device that supplies a power supply voltage VDD and a reference voltage VAG.

ＣＶ変換回路１２が出力する電圧ＩＮは、湿度に依存して、電源電圧ＶＤＤと接地電圧の間で変化する。電圧ＩＮは、湿度に依存して、基準電圧ＶＡＧ（＝ＶＤＤ／２）を中心にして変化する。 The voltage IN output from the CV conversion circuit 12 varies between the power supply voltage VDD and the ground voltage depending on the humidity. The voltage IN changes around the reference voltage VAG (= VDD / 2) depending on the humidity.

スイッチトキャパシタフィルタ回路１６に前記した図２の回路を用いると、湿度センサ４とＣＶ変換回路１２とスイッチトキャパシタフィルタ回路１６を間欠駆動したときに、通電を再開してからスイッチトキャパシタフィルタ回路１６の出力電圧が安定するまでに長時間を要する。すなわち、スリープモードとオンモードを交互に繰り返す間欠駆動した場合、オンモードに切換えた時から湿度センサ４とＣＶ変換回路１２とスイッチトキャパシタフィルタ回路１６の出力が時間に対して変化し始めるが、スイッチトキャパシタフィルタ回路１６の出力電圧が安定するのに最も長時間を要する。そのために、スイッチトキャパシタフィルタ回路１６の出力電圧が安定するまではオンモードに持続する必要があり、それがオンモードの最短持続時間を決定していた。前記したように湿度センサ４に通電し続けると発熱し、湿度検出に誤差を導入することになる。図２の回路によると、湿度センサ４の動作が安定した後も湿度センサ４に通電し続ける必要があり、測定誤差をもたらす要因となっている。あるいは、オンモードが長くて無駄な消費電力の増大を招いている。
本実施例では、出力電圧が安定化するまでの時間が短いスイッチトキャパシタフィルタ回路１６を採用する。 When the circuit of FIG. 2 described above is used as the switched capacitor filter circuit 16, when the humidity sensor 4, the CV conversion circuit 12 and the switched capacitor filter circuit 16 are intermittently driven, the energization is resumed and then the output of the switched capacitor filter circuit 16 It takes a long time for the voltage to stabilize. That is, in the case of intermittent driving in which the sleep mode and the on mode are alternately repeated, the outputs of the humidity sensor 4, the CV conversion circuit 12, and the switched capacitor filter circuit 16 start to change with time from the time of switching to the on mode. It takes the longest time for the output voltage of the filter circuit 16 to stabilize. Therefore, it is necessary to continue in the on mode until the output voltage of the switched capacitor filter circuit 16 is stabilized, which determines the shortest duration of the on mode. As described above, if the humidity sensor 4 is continuously energized, it generates heat and introduces an error in humidity detection. According to the circuit of FIG. 2, it is necessary to continue energizing the humidity sensor 4 even after the operation of the humidity sensor 4 is stabilized, which causes a measurement error. Or, the ON mode is long, which leads to an increase in useless power consumption.
In the present embodiment, the switched capacitor filter circuit 16 is used which takes a short time until the output voltage is stabilized.

図４は、電源投入後の起動応答性が改善されたスイッチトキャパシタフィルタ回路を示している。
図２で示した回路に、下記の改良が加えられている。
・第３スイッチＳ３、第４スイッチＳ４、第５スイッチＳ５が付加されている。
・第３スイッチＳ３は、出力端子ＯＵＴと基準電圧入力端子ＶＡＧの間を、帰還コンデンサＣＦを介して開閉する。
・第４スイッチＳ４は、出力端子ＯＵＴとオペアンプ２２の反転入力端子の間を、帰還コンデンサＣＦを介して開閉する。
・第５スイッチＳ５は、出力端子ＯＵＴとオペアンプ２２の反転入力端子の間を、帰還コンデンサＣＦを介さないで開閉する。
図８の（２）に示すように、
・第３スイッチＳ３は、電源投入後に最初に第２スイッチング群Ｓ２がオンしてからオフするときにオンしてからオフする。
・第４スイッチＳ４は、第３スイッチがオフした後にオンする。
・第５スイッチＳ５は、電源投入後に最初に第１スイッチング群Ｓ１がオンしてからオフするときにオンしてからオフする。 FIG. 4 shows a switched capacitor filter circuit with improved start-up response after power-on.
The following improvements are added to the circuit shown in FIG.
A third switch S3, a fourth switch S4, and a fifth switch S5 are added.
The third switch S3 opens and closes between the output terminal OUT and the reference voltage input terminal VAG via the feedback capacitor CF.
The fourth switch S4 opens and closes between the output terminal OUT and the inverting input terminal of the operational amplifier 22 via the feedback capacitor CF.
The fifth switch S5 opens and closes between the output terminal OUT and the inverting input terminal of the operational amplifier 22 without passing through the feedback capacitor CF.
As shown in (2) of FIG.
The third switch S3 is turned on after being turned on when the second switching group S2 is turned on after the power is turned on for the first time.
The fourth switch S4 is turned on after the third switch is turned off.
The fifth switch S5 is turned on after the first switching group S1 is turned on and then turned off after the power is turned on.

（スリープモード）
図８の（２）の時刻ｔ１以前は、オペアンプ２２に電源が供給されておらず、全スイッチが開状態にある。回路内の随所がフローティングにあり、回路の状態が定まらない。 (sleep mode)
Before time t1 in (2) of FIG. 8, no power is supplied to the operational amplifier 22, and all the switches are open. Everywhere in the circuit is in a floating state, and the state of the circuit cannot be determined.

（リセットモード）
図８の（２）の時刻ｔ１は、スイッチトキャパシタフィルタ回路１６に電源が供給され始めたタイミングを示し、スリープモードからオンモードに切り換わったタイミングを示している。
図４は、電源投入後に最初に第１スイッチング群Ｓ１がオンした状態を示している。第１コンデンサＣ１の両電極が基準電圧ＶＡＧとなり、第２コンデンサＣ２の両電極も基準電圧ＶＡＧとなる。第１コンデンサＣ１も第２コンデンサＣ２も放電し、電荷蓄積量はゼロとなる。
電源投入後に最初に第１スイッチング群Ｓ１がオンすると、第５スイッチングＳ５もオンする。第５スイッチＳ５がオンすると、オペアンプ２２に全帰還がかかり、出力端子の電圧と反転入力端子の電圧は、非反転入力端子の電圧（すなわち基準電圧ＶＡＧ）に等しくなる。オペアンプ２２の反転入力端子に接続されている信号線と、帰還コンデンサＣＦの右側電極も、基準電圧ＶＡＧとなる。帰還コンデンサＣＦの左側電極はフローティング状態にあるが、それ以外の各所の電位が所定の値にリセットされる。図４の状態は、リセットモードに相当する。リセットモードでも、帰還コンデンサＣＦの左側電極はフローティング状態にあるが、そのことはその後の初期充電モードの動作に影響しない。リセットモードを実施すると、それ以後の動作が安定するが、不可欠というものではない。 (Reset mode)
A time t1 in (2) of FIG. 8 indicates a timing when power is started to be supplied to the switched capacitor filter circuit 16, and indicates a timing when the sleep mode is switched to the on mode.
FIG. 4 shows a state in which the first switching group S1 is first turned on after the power is turned on. Both electrodes of the first capacitor C1 become the reference voltage VAG, and both electrodes of the second capacitor C2 also become the reference voltage VAG. Both the first capacitor C1 and the second capacitor C2 are discharged, and the charge accumulation amount becomes zero.
When the first switching group S1 is first turned on after the power is turned on, the fifth switching S5 is also turned on. When the fifth switch S5 is turned on, full feedback is applied to the operational amplifier 22, and the voltage at the output terminal and the voltage at the inverting input terminal become equal to the voltage at the non-inverting input terminal (that is, the reference voltage VAG). The signal line connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 22 and the right electrode of the feedback capacitor CF also become the reference voltage VAG. Although the left electrode of the feedback capacitor CF is in a floating state, the potential at other points is reset to a predetermined value. The state in FIG. 4 corresponds to the reset mode. Even in the reset mode, the left electrode of the feedback capacitor CF is in a floating state, but this does not affect the subsequent operation of the initial charging mode. When the reset mode is performed, the subsequent operation is stabilized, but it is not indispensable.

（初期充電モード）
次に図５に示すように、第１スイッチ群Ｓ１がオフし、第２スイッチングがオンする。この状態では、第３スイッチＳ３がオンし、第４スイッチＳ４と第５スイッチＳ５がオフする。この状態では、第１コンデンサＣ１の左側電極の電位が入力電圧ＩＮとなり、第１コンデンサＣ１の右側電極と第２コンデンサＣ２の左側電極とオペアンプ２２の反転入力端子の電位が等しくなり、第２コンデンサＣ２の右側電極と帰還コンデンサＣＦの右側電極の電位が出力電圧ＯＵＴとなり、帰還コンデンサＣＦの左側電極の電位が基準電圧ＶＡＧとなる。電荷保存則によって、出力電圧ＯＵＴ＝ＶＡＧ−（Ｃ１／Ｃ２）×（ＩＮ−ＶＡＧ）となる。この電圧は、スイッチトキャパシタフィルタ回路１６の動作が安定した後の電圧に等しい。帰還コンデンサＣＦの充電状態は、スイッチトキャパシタフィルタ回路１６の動作が安定した後の充電状態に等しくなる。ただし、この時点の出力電圧ＯＵＴからは、入力電圧ＩＮに含まれている高周波ノイズの影響が除去されていない。高周波ノイズの影響はあるものの、図５の状態で、大略的には、帰還コンデンサＣＦの充電状態が、スイッチトキャパシタフィルタ回路１６の動作が安定した後の充電状態に等しくなる。図５は、帰還コンデンサＣＦの初期充電モードに対応する。初期充電モードでは、帰還コンデンサＣＦが、第１コンデンサＣ１と第２コンデンサＣ２を経ずに充電されるために、帰還コンデンサＣＦは短時間で充電される。それに対して、図２の回路の場合、容量が小さい第１コンデンサＣ１と第２コンデンサＣ２を介して容量の大きい帰還コンデンサ回路ＣＦを充電するために、帰還コンデンサ回路ＣＦをスイッチトキャパシタフィルタ回路の動作が安定する状態における充電状態にまで充電するのに時間を要する。 (Initial charge mode)
Next, as shown in FIG. 5, the first switch group S1 is turned off and the second switching is turned on. In this state, the third switch S3 is turned on, and the fourth switch S4 and the fifth switch S5 are turned off. In this state, the potential of the left electrode of the first capacitor C1 becomes the input voltage IN, the potential of the right electrode of the first capacitor C1, the left electrode of the second capacitor C2, and the inverting input terminal of the operational amplifier 22 become equal. The potential of the right electrode of C2 and the right electrode of the feedback capacitor CF becomes the output voltage OUT, and the potential of the left electrode of the feedback capacitor CF becomes the reference voltage VAG. According to the charge conservation law, the output voltage OUT = VAG− (C1 / C2) × (IN−VAG). This voltage is equal to the voltage after the operation of the switched capacitor filter circuit 16 is stabilized. The charged state of the feedback capacitor CF is equal to the charged state after the operation of the switched capacitor filter circuit 16 is stabilized. However, the influence of the high frequency noise included in the input voltage IN is not removed from the output voltage OUT at this time. Although there is an influence of high frequency noise, in the state of FIG. 5, in general, the charged state of the feedback capacitor CF becomes equal to the charged state after the operation of the switched capacitor filter circuit 16 is stabilized. FIG. 5 corresponds to the initial charging mode of the feedback capacitor CF. In the initial charging mode, since the feedback capacitor CF is charged without passing through the first capacitor C1 and the second capacitor C2, the feedback capacitor CF is charged in a short time. On the other hand, in the case of the circuit of FIG. 2, in order to charge the feedback capacitor circuit CF having a large capacity via the first capacitor C1 and the second capacitor C2 having a small capacity, the feedback capacitor circuit CF is operated as an operation of the switched capacitor filter circuit. It takes time to charge the battery until it is in a stable state.

（帰還容量の投入モード）
次に図６に示すように、第３スイッチＳ３がオフし、第４スイッチＳ４がオンする。第４スイッチＳ４がオンする時点では、第１スイッチ群Ｓ１も第２スイッチ群もオフされている。図６の状態となっても、帰還コンデンサＣＦの充電状態は、図５の状態に等しい。帰還コンデンサＣＦの充電状態は、スイッチトキャパシタフィルタ回路１６の動作が安定した後の充電状態に維持される。図６に示している第３スイッチＳ３と第４スイッチＳ４と第５スイッチＳ５の状態、すなわち、第４スイッチＳ４がオンし、第３スイッチＳ３と第５スイッチＳ５はオフされた状態は、図２の結線に等しい。また、図８の（２）に示すように、図６の状態になった以降、第３スイッチＳ３と第４スイッチＳ４と第５スイッチＳ５の状態は、図６の状態に維持される。図６以降、スイッチトキャパシタフィルタ回路１６は、入力電圧ＩＮから高周波ノイズを除去して増幅した電圧を出力端子ＯＵＴに出力する結線に切り替えられる。帰還コンデンサＣＦが、スイッチトキャパシタフィルタ回路１６の動作が安定した後の充電状態に充電された後に、本来のスイッチトキャパシタフィルタ回路に切り替えられる。図６は、図５に示した初期充電モードで充電された帰還コンデンサＣＦをスイッチトキャパシタフィルタ回路に投入することに相当する。図５の状態では、帰還コンデンサＣＦが、第１コンデンサＣ１と第２コンデンサＣ２と無関係に充電される。帰還コンデンサＣＦは、急速に充電される。図６以降では、帰還コンデンサＣＦがオペアンプ２２の帰還容量として作動する。図２を参照して説明したように、図２の回路では、帰還コンデンサＣＦを、オペアンプ２２の出力が安定するまで充電するのに時間を要する。図５に示した初期充電モードを経由すると、短時間のうちにオペアンプ２２の出力が安定するときの帰還コンデンサＣＦの充電状態を得ることができ、その状態でスイッチトキャパシタフィルタ回路１６として作動する結線状態に切り替えることができる。 (Feedback capacity input mode)
Next, as shown in FIG. 6, the third switch S3 is turned off and the fourth switch S4 is turned on. When the fourth switch S4 is turned on, both the first switch group S1 and the second switch group are turned off. Even in the state of FIG. 6, the charging state of the feedback capacitor CF is equal to the state of FIG. The charged state of the feedback capacitor CF is maintained in the charged state after the operation of the switched capacitor filter circuit 16 is stabilized. The state of the third switch S3, the fourth switch S4, and the fifth switch S5 shown in FIG. 6, that is, the state where the fourth switch S4 is turned on and the third switch S3 and the fifth switch S5 are turned off is shown in FIG. Equivalent to 2 connections. Further, as shown in (2) of FIG. 8, after the state of FIG. 6 is reached, the states of the third switch S3, the fourth switch S4, and the fifth switch S5 are maintained in the state of FIG. From FIG. 6 onward, the switched capacitor filter circuit 16 is switched to a connection for removing the high frequency noise from the input voltage IN and outputting the amplified voltage to the output terminal OUT. The feedback capacitor CF is switched to the original switched capacitor filter circuit after being charged to the charged state after the operation of the switched capacitor filter circuit 16 is stabilized. FIG. 6 corresponds to putting the feedback capacitor CF charged in the initial charging mode shown in FIG. 5 into the switched capacitor filter circuit. In the state of FIG. 5, the feedback capacitor CF is charged regardless of the first capacitor C1 and the second capacitor C2. The feedback capacitor CF is charged rapidly. In FIG. 6 and subsequent figures, the feedback capacitor CF operates as the feedback capacitance of the operational amplifier 22. As described with reference to FIG. 2, in the circuit of FIG. 2, it takes time to charge the feedback capacitor CF until the output of the operational amplifier 22 is stabilized. When the initial charging mode shown in FIG. 5 is used, the charging state of the feedback capacitor CF when the output of the operational amplifier 22 is stabilized can be obtained within a short time, and the wiring that operates as the switched capacitor filter circuit 16 in that state. You can switch to the state.

図７は、湿度計測を開始した状態を示し、第１スイッチング群Ｓ１がオンし、第２スイッチング群Ｓ２２がオフした状態を示す。図２と同等な状態を示している。その後は、図示しないものも、第１スイッチング群Ｓ１がオフして第２スイッチング群Ｓ２２がオンする。それ以降は、第１スイッチング群Ｓ１がオンして第２スイッチング群Ｓ２２がオフする状態と、第１スイッチング群Ｓ１がオフして第２スイッチング群Ｓ２２がオンする状態を交互に繰り返す。図７以降は、図２の回路と全く同様に動作する。図７以降、出力端子の電圧ＯＵＴは、ＶＡＧ−（Ｃ１／Ｃ２）×（ＩＮ−ＶＡＧ）で安定する。入力電圧ＩＮに含まれている高周波ノイズは、ローパスフィルタ回路によって除去される。図８の（１）の実線は、図４の回路による場合の出力電圧ＯＵＴの時間変化を示し、破線は、図２の回路による場合の出力電圧ＯＵＴの時間変化（図３の（１）に示したもの）を示している。図４の回路によって、電源投入から出力電圧ＯＵＴが安定するまでの時間が大幅に短縮化されることが確認される。 FIG. 7 shows a state in which humidity measurement is started, and shows a state where the first switching group S1 is turned on and the second switching group S22 is turned off. The state equivalent to FIG. 2 is shown. After that, for the one not shown, the first switching group S1 is turned off and the second switching group S22 is turned on. Thereafter, the state where the first switching group S1 is turned on and the second switching group S22 is turned off and the state where the first switching group S1 is turned off and the second switching group S22 is turned on are repeated alternately. After FIG. 7, the operation is the same as the circuit of FIG. From FIG. 7 onward, the voltage OUT at the output terminal is stabilized at VAG− (C1 / C2) × (IN−VAG). High-frequency noise included in the input voltage IN is removed by a low-pass filter circuit. The solid line in (1) of FIG. 8 shows the time change of the output voltage OUT in the case of the circuit of FIG. 4, and the broken line shows the time change of the output voltage OUT in the case of the circuit of FIG. Is shown). It is confirmed by the circuit of FIG. 4 that the time from when the power is turned on until the output voltage OUT is stabilized is greatly shortened.

第５スイッチをＳ５を介してオペアンプ２２の出力端子と反転入力端子を接続する配線は省略してもよい。省略しても、図５の状態では、帰還コンデンサＣＦの充電状態が、スイッチトキャパシタフィルタ回路１６の動作が安定した後の充電状態にほぼ等しくなる。 The wiring connecting the output terminal of the operational amplifier 22 and the inverting input terminal via the fifth switch via S5 may be omitted. Even if omitted, in the state of FIG. 5, the charged state of the feedback capacitor CF is substantially equal to the charged state after the operation of the switched capacitor filter circuit 16 is stabilized.

（第２実施例）
第２実施例の回路では、図９に示すように、図４の回路に対して下記の点で相違する。
・第３コンデンサＣ３と、追加第１スイッチング群Ｓ１ａと、追加第２スイッチ群Ｓ２ａが付加されている。
・第３コンデンサＣ３の容量は、第１コンデンサＣ１の容量に等しい。
・追加第１スイッチ群Ｓ１ａは、入力端子ＩＮとオペアンプ２２の非反転入力端子の間を、第３コンデンサＣ３を介して開閉する。
・追加第２スイッチ群Ｓ２ａは、基準電圧入力端子ＶＡＧとオペアンプ２２の反転入力端子の間を、第３コンデンサＣ３を介して開閉する。
・追加第１スイッチ群Ｓ１ａは第１スイッチ群Ｓ１と同じタイミングでオン・オフする。・追加第２スイッチ群Ｓ２ａは第２スイッチ群Ｓ２と同じタイミングでオン・オフする。 (Second embodiment)
As shown in FIG. 9, the circuit of the second embodiment differs from the circuit of FIG. 4 in the following points.
A third capacitor C3, an additional first switching group S1a, and an additional second switch group S2a are added.
The capacity of the third capacitor C3 is equal to the capacity of the first capacitor C1.
The additional first switch group S1a opens and closes between the input terminal IN and the non-inverting input terminal of the operational amplifier 22 via the third capacitor C3.
The additional second switch group S2a opens and closes between the reference voltage input terminal VAG and the inverting input terminal of the operational amplifier 22 via the third capacitor C3.
The additional first switch group S1a is turned on / off at the same timing as the first switch group S1. The additional second switch group S2a is turned on / off at the same timing as the second switch group S2.

第２実施例の回路は、第１スイッチ群Ｓ１がオンしている期間に入力端子ＩＮに入力する電圧ＩＮ１と、第２スイッチ群Ｓ２がオンしている期間に入力端子ＩＮに入力する電圧ＩＮ２との差を増幅して出力する。ＩＮ１とＩＮ２は、同一回路から異なるタイミングで出力される２種類の電圧であってもよいし、２種類の回路から出力される２種類の電圧であってもよい。後者は、２種類の回路の出力を時分割して同一の入力端子に入力する場合に対応する。 The circuit of the second embodiment includes a voltage IN1 input to the input terminal IN while the first switch group S1 is on, and a voltage IN2 input to the input terminal IN while the second switch group S2 is on. The difference between and is amplified and output. IN1 and IN2 may be two types of voltages output from the same circuit at different timings, or may be two types of voltages output from two types of circuits. The latter corresponds to the case where the outputs of the two types of circuits are time-divided and input to the same input terminal.

図９の回路も、スイッチのオン・オフは、第１実施例と同様である。以下、電源投入時のモード変化を順に説明する。
（リセットモード）
第１スイッチ群Ｓ１と追加第１スイッチ群Ｓ１ａと第５スイッチがオンし、第２スイッチングＳ２と追加第２スイッチ群Ｓ２ａと第３スイッチＳ３と第４スイッチＳ４がオフする。
この状態では、オペアンプ２２に全帰還がかかり、反転入力端子の電位と出力端子の電位は、非反転入力端子の電位（すなわち基準電圧ＶＡＧ）に等しくなる。第１コンデンサＣ１の両電極、第２コンデンサＣ２の両電極、帰還コンデンサＣＦの右側電極、オペアンプ２２の反転入力端子、オペアンプ２２の非反転入力端子、オペアンプ２２の出力端子のすべての電圧は、基準電圧ＶＡＧにリセットされる。第３コンデンサＣ３の左側電極の電位は、入力電圧ＩＮ１となる。第３コンデンサＣ３には、ＩＮ１−ＶＡＧの電位差に相当する電荷が蓄積される。前記のように、ＩＮ１は、第１スイッチ群Ｓ１がオンしている期間における入力電圧である。 In the circuit of FIG. 9, the switch is turned on / off in the same manner as in the first embodiment. Hereinafter, mode changes at the time of power-on will be described in order.
(Reset mode)
The first switch group S1, the additional first switch group S1a, and the fifth switch are turned on, and the second switching S2, the additional second switch group S2a, the third switch S3, and the fourth switch S4 are turned off.
In this state, the operational amplifier 22 is fully fed back, and the potential of the inverting input terminal and the potential of the output terminal are equal to the potential of the non-inverting input terminal (that is, the reference voltage VAG). All voltages of both electrodes of the first capacitor C1, both electrodes of the second capacitor C2, the right electrode of the feedback capacitor CF, the inverting input terminal of the operational amplifier 22, the non-inverting input terminal of the operational amplifier 22, and the output terminal of the operational amplifier 22 are Reset to voltage VAG. The potential of the left electrode of the third capacitor C3 is the input voltage IN1. The third capacitor C3 stores a charge corresponding to the potential difference of IN1-VAG. As described above, IN1 is an input voltage during a period in which the first switch group S1 is on.

（初期充電モード）
第２スイッチ群Ｓ２と追加第２スイッチ群Ｓ２ａと第３スイッチをオンし、第１スイッチ群Ｓ１と追加第１スイッチ群Ｓ１ａと第４スイッチＳ４と第５スイッチＳ５をオフする。この状態では、第１コンデンサＣ１の左側電極の電位がＩＮ２となり、第１コンデンサＣ１の右側電極と第２コンデンサＣ２の左側電極と帰還コンデンサＣＦの左側電極と第３コンデンサＣ３の両電極とオペアンプ２２の反転入力端子とオペアンプ２２の非反転入力端子の電位が基準電圧ＶＡＧとなる。第２コンデンサＣ２の右側電極と帰還コンデンサＣＦの右側電極の電位は、出力電圧ＯＵＴとなる。このとき、電荷保存則によって、ＯＵＴ＝ＶＡＧ−（Ｃ１／Ｃ２）×（ＩＮ１−ＩＮ２）となる。帰還コンデンサＣＦの充電状態は、スイッチトキャパシタフィルタ回路の動作が安定した後の充電状態に等しくなる。帰還コンデンサ回路ＣＦは、高周波ノイズを除去するローパスフィルタ回路の時定数を決めるコンデンサであり、その容量が比較的に大きい。図２の回路だと、容量が小さい第１コンデンサＣ１と第２コンデンサＣ２を介して容量の大きい帰還コンデンサ回路ＣＦを充電するために、帰還コンデンサ回路ＣＦをスイッチトキャパシタフィルタ回路の動作が安定する状態における充電状態にまで充電するのに時間を要する。初期充電モードでは、帰還コンデンサＣＦが第１コンデンサＣ１と第２コンデンサＣ２を経ないで充電されるために、短時間で充電される。 (Initial charge mode)
The second switch group S2, the additional second switch group S2a, and the third switch are turned on, and the first switch group S1, the additional first switch group S1a, the fourth switch S4, and the fifth switch S5 are turned off. In this state, the potential of the left electrode of the first capacitor C1 becomes IN2, the right electrode of the first capacitor C1, the left electrode of the second capacitor C2, the left electrode of the feedback capacitor CF, both electrodes of the third capacitor C3, and the operational amplifier 22 The potential of the inverting input terminal and the non-inverting input terminal of the operational amplifier 22 becomes the reference voltage VAG. The potential of the right electrode of the second capacitor C2 and the right electrode of the feedback capacitor CF is the output voltage OUT. At this time, OUT = VAG− (C1 / C2) × (IN1−IN2) according to the law of conservation of charge. The charged state of the feedback capacitor CF is equal to the charged state after the operation of the switched capacitor filter circuit is stabilized. The feedback capacitor circuit CF is a capacitor that determines the time constant of the low-pass filter circuit that removes high-frequency noise, and has a relatively large capacity. In the circuit of FIG. 2, the feedback capacitor circuit CF is in a state in which the operation of the switched capacitor filter circuit is stabilized in order to charge the feedback capacitor circuit CF having a large capacity via the first capacitor C1 and the second capacitor C2 having a small capacity. It takes time to charge the battery to the state of charge. In the initial charging mode, since the feedback capacitor CF is charged without passing through the first capacitor C1 and the second capacitor C2, it is charged in a short time.

（帰還容量の投入モード）
初期充電モードが終了すると、第１スイッチ群Ｓ１、追加第１スイッチ群Ｓ１ａ、第２スイッチ群Ｓ２、追加第２スイッチ群Ｓ２ａの全部がオフされる。第５スイッチＳ５は既にオフされている。この状態で、第３スイッチＳ３がオフし、第４スイッチＳ４がオンする。それ以降は、第３スイッチＳ３と第４スイッチＳ４と第５スイッチＳ５は、オペアンプ２２の出力端子と反転入力端子の間が帰還コンデンサＣＦを介して接続されている状態に維持される。オペアンプ２２が高周波ノイズを除去して増幅する動作を実現する結線に維持される。
第３スイッチＳ３がオフして第４スイッチＳ４がオンするタイミングの前後を通して、帰還コンデンサＣＦの充電状態は変わらない。帰還コンデンサＣＦの充電状態が、スイッチトキャパシタフィルタ回路の動作が安定した状態における充電状態に等しくされたあとに、高周波ノイズを除去して増幅する動作を実現するスイッチトキャパシタフィルタ回路に切り替えられる。換言すれば、スイッチトキャパシタフィルタ回路の動作が安定した状態における充電状態に充電された帰還コンデンサＣＦを、スイッチトキャパシタフィルタ回路に投入するといってもよい。 (Feedback capacity input mode)
When the initial charging mode ends, all of the first switch group S1, the additional first switch group S1a, the second switch group S2, and the additional second switch group S2a are turned off. The fifth switch S5 has already been turned off. In this state, the third switch S3 is turned off and the fourth switch S4 is turned on. Thereafter, the third switch S3, the fourth switch S4, and the fifth switch S5 are maintained in a state where the output terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier 22 are connected via the feedback capacitor CF. The operational amplifier 22 is maintained in a connection that realizes an operation of removing and amplifying high frequency noise.
The charging state of the feedback capacitor CF does not change before and after the timing when the third switch S3 is turned off and the fourth switch S4 is turned on. After the charged state of the feedback capacitor CF is made equal to the charged state in the state where the operation of the switched capacitor filter circuit is stable, the switched state is switched to the switched capacitor filter circuit that realizes the operation of removing high frequency noise and amplifying. In other words, it may be said that the feedback capacitor CF charged in a charged state in a state where the operation of the switched capacitor filter circuit is stable is input to the switched capacitor filter circuit.

第２実施例の回路によると、出力電圧ＯＵＴが、ＶＡＧ−（Ｃ１／Ｃ２）×（ＩＮ１−ＩＮ２）で安定するまでの時間を短縮できる。２種類の入力電圧の差を増幅して出力するスイッチトキャパシタフィルタ回路であり、短いオン期間と長いオフ期間のサイクルで間欠駆動できるスイッチトキャパシタフィルタ回路を実現できる。 According to the circuit of the second embodiment, the time until the output voltage OUT is stabilized by VAG− (C1 / C2) × (IN1−IN2) can be shortened. A switched capacitor filter circuit that amplifies and outputs a difference between two types of input voltages, and can realize a switched capacitor filter circuit that can be intermittently driven in a cycle of a short on period and a long off period.

（第３実施例）
図１０は、第３実施例の回路を示している。図１０では、図４の第１コンデンサＣ１の両端に接続されているスイッチが、図９の追加第１スイッチ群Ｓ１ａと追加第２スイッチ群Ｓ２ａに置き換えられている。図１０では、第１スイッチ群と追加第１スイッチ群を区別せずに、第１スイッチ群Ｓ１としている。第２スイッチ群についても同様である。図９と図１０を比較すると、第３コンデンサＣ３が第１コンデンサＣ１に転用されたといってもよい。図１０では、図９の第３コンデンサを第１コンデンサＣ１としている。 (Third embodiment)
FIG. 10 shows a circuit of the third embodiment. In FIG. 10, the switches connected to both ends of the first capacitor C1 in FIG. 4 are replaced with the additional first switch group S1a and the additional second switch group S2a in FIG. In FIG. 10, the first switch group and the additional first switch group are not distinguished from each other, and the first switch group S1 is used. The same applies to the second switch group. Comparing FIG. 9 and FIG. 10, it may be said that the third capacitor C3 is diverted to the first capacitor C1. In FIG. 10, the third capacitor in FIG. 9 is the first capacitor C1.

図１０の回路は、ＯＵＴ＝ＶＡＧ＋（Ｃ１／Ｃ２）×（ＩＮ−ＶＡＧ）の電圧を出力端子に出力する。図１０の回路でも、第３スイッチＳ３と第４スイッチＳ４の存在によって、帰還コンデンサＣＦが急速に充電され、出力電圧が安定するまでの時間が短縮化される。 The circuit of FIG. 10 outputs a voltage of OUT = VAG + (C1 / C2) × (IN−VAG) to the output terminal. Also in the circuit of FIG. 10, the presence of the third switch S3 and the fourth switch S4 shortens the time until the feedback capacitor CF is rapidly charged and the output voltage is stabilized.

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.

２：クロック回路
４：湿度センサ
６：湿度に依存して容量が変化するコンデンサ
８：湿度に依存して容量が変化しないコンデンサ
１０：コンデンサ
１２：ＣＶ変換回路
１４：電源装置
１６：スイッチトキャパシタフィルタ回路
１８：バッファアンプ
２０：最終出力端子
２２：オペアンプ
Ｓ１：第１スイッチ群
Ｓ１ａ：追加第１スイッチ群
Ｓ２：第２スイッチ群
Ｓ２ａ：追加第２スイッチ群
Ｓ３：第３スイッチ
Ｓ４：第４スイッチ
Ｓ５：第５スイッチ
Ｃ１：第１コンデンサまたは第１コンデンサの容量
Ｃ２：第２コンデンサまたは第２コンデンサの容量
Ｃ３：第３コンデンサまたは第３コンデンサの容量
ＩＮ：入力端子または入力端子の電圧
ＯＵＴ：出力端子または出力端子の電圧
ＶＡＧ：基準電圧入力端子または基準電圧
ＩＮ１：第１スイッチ群がオンしている期間の入力電圧
ＩＮ２：第２スイッチ群がオンしている期間の入力電圧 2: Clock circuit 4: Humidity sensor 6: Capacitor whose capacitance changes depending on humidity 8: Capacitor whose capacitance does not change depending on humidity 10: Capacitor 12: CV conversion circuit 14: Power supply device 16: Switched capacitor filter circuit 18: buffer amplifier 20: final output terminal 22: operational amplifier S1: first switch group S1a: additional first switch group S2: second switch group S2a: additional second switch group S3: third switch S4: fourth switch S5: Fifth switch C1: first capacitor or first capacitor capacitance C2: second capacitor or second capacitor capacitance C3: third capacitor or third capacitor capacitance IN: input terminal or input terminal voltage OUT: output terminal or Output terminal voltage VAG: reference voltage input terminal or reference voltage IN1: first switch Input voltage period group is on IN2: Input voltage of the second period during which the switch group is turned on

Claims

Input terminal, output terminal, reference voltage input terminal, operational amplifier, feedback capacitor, first capacitor, second capacitor, first switch group, second switch group, third switch, fourth switch,
The first switch group opens and closes between both electrodes of the first capacitor and the reference voltage input terminal, and between both electrodes of the second capacitor and the reference voltage input terminal,
The second switch group opens and closes between the input terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier via the first capacitor, and opens and closes between the output terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier via the second capacitor.
The third switch opens and closes between the output terminal and the reference voltage input terminal via a feedback capacitor,
The fourth switch opens and closes the output terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier via a feedback capacitor,
The reference voltage input terminal is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier.
The output terminal of the operational amplifier is connected to the output terminal,
The first switching group and the second switch group repeat the operation of turning on after the other is turned on while the other is turned off,
The third switch is turned on when the second switching group is turned on for the first time after turning on, and then turned off.
The switched capacitor filter circuit, wherein the fourth switch is turned on after the third switch is turned off.

A fifth switch that opens and closes the output terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier without using a feedback capacitor is added.
2. The switched capacitor filter circuit according to claim 1, wherein the fifth switch is turned on when the first switching group is turned on for the first time after turning on the power and then turned off.

A third capacitor, an additional first switching group, and an additional second switch group are added,
The additional first switch group opens and closes between the input terminal and the non-inverting input terminal of the operational amplifier via a third capacitor,
3. The switched capacitor filter circuit according to claim 1, wherein the additional second switch group opens and closes between the reference voltage input terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier via a third capacitor.

Input terminal, output terminal, reference voltage input terminal, operational amplifier, feedback capacitor, first capacitor, second capacitor, first switch group, second switch group, third switch, fourth switch,
The first switch group opens and closes between the input terminal and the non-inverting input terminal of the operational amplifier via the first capacitor, and opens and closes between both electrodes of the second capacitor and the reference voltage input terminal.
The second switch group opens and closes between the reference voltage input terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier via the first capacitor, and opens and closes between the output terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier via the second capacitor.
The third switch opens and closes between the output terminal and the reference voltage input terminal via a feedback capacitor,
The fourth switch opens and closes the output terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier via a feedback capacitor,
The reference voltage input terminal is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier.
The output terminal of the operational amplifier is connected to the output terminal,
The first switching group and the second switch group repeat the operation of turning on after the other is turned on while the other is turned off,
The third switch is turned on when the second switching group is turned on for the first time after turning on, and then turned off.
The switched capacitor filter circuit, wherein the fourth switch is turned on after the third switch is turned off.